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The X-structure/mechanism approach to beneficial nonlinear design in engineering

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2022年第7期43卷 979-1000页

作者： xingjian jing Department of Mechanical Engineering City University of Hong KongKowloon TongHong KongChina

Nonlinearity can take an important and critical role in engineering systems,and thus cannot be simply ignored in structural design,dynamic response analysis,and parameter selection.A key issue is how to analyze and design potential nonlinearities introduced to or inherent in a system under *** is a must-do task in many practical applications involving vibration control,energy harvesting,sensor systems,robotic technology,*** paper presents an up-to-date review on a cutting-edge method for nonlinearity manipulation and employment developed in recent several years,named as the X-structure/mechanism *** method is inspired from animal leg/limb skeletons,and can provide passive low-cost high-efficiency adjustable and beneficial nonlinear stiffness(high static&ultra-low dynamic),nonlinear damping(dependent on resonant frequency and/or relative vibration displacement),and nonlinear inertia(low static&high dynamic)individually or *** X-structure/mechanism is a generic and basic structure/mechanism,representing a class of structures/mechanisms which can achieve beneficial geometric nonlinearity during structural deflection or mechanism motion,can be flexibly realized through commonly-used mechanical components,and have many different forms(with a basic unit taking a shape like X/K/Z/S/V,quadrilateral,diamond,polygon,etc.).Importantly,all variant structures/mechanisms may share similar geometric nonlinearities and thus exhibit similar nonlinear stiffness/damping properties in ***,they are generally flexible in design and easy to *** paper systematically reviews the research background,motivation,essential bio-inspired ideas,advantages of this novel method,the beneficial nonlinear properties in stiffness,damping,and inertia,and the potential applications,and ends with some remarks and conclusions.

关键词： nonlinear stiffness nonlinear damping nonlinear inertia vibration

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Artificial coordinating field and its application to motion planning of robots in uncertain dynamic environments

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Science China(Technological Sciences) 2004年第5期47卷 577-594页

作者： jing xingjian1, 2, WANG Yuechao1 & TAN Dalong1 1. Robotics Laboratory, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China 2. Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China Correspondence should be addressed to jing xingjian 1. Robotics Laboratory Shenyang Institute of Automation Chinese Academy of Sciences 10016 Shenyang China 2. Graduate School Chinese Academy of Sciences 10039 Beijing China

Artificial coordinating fields (ACF) are proposed to deal with the motion planning problems of mobile robots in uncertain dynamic environments. An ACF around an obstacle can generate two orthogonal force vectors to a robot: one is called the coordinating force vector which is purposively designed in this paper, and the other is the repulsive force vector which is the same as that in a conventional artificial potential field. The ACF is designed according to the updated motion purpose and the relative states of the robot with respect to its local environment, and it also satisfies the robot’s dynamic constraints. The direction of the coordinating force can be determiend on line according to an optimal evaluation function. The ACF can effectively remove the local minima, and reduce the oscillation of the planned trajectory between multiple obstacles. Only local knowledge of the environments is needed in the ACF-based motion planning. The properties of the ACF such as controllability, adaptability, safety and reachability are studied and discussed in detail in this paper. Theoretical analysis and simulations are given to illustrate our main results.

关键词： artificial coordinating fields, artificial potential fields, mobile robots, motion planning, uncertain dynamic environments.

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Nonlinear Characterization in Crack Detection: A Decomposition and Regulation Approach

Nonlinear Characterization in Crack Detection: A Decompositi...

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第三届海峡两岸动力学、振动与控制学术会议

作者： xingjian jing Department of Mechanical Engineering Hong Kong Polytechnic University

Although there are some methods and results having been reported for nonlinear detection in crack evaluation, the accurate characterization of nonlinearity or nonlinear phenomena is still a challenging issue to tackle. Focusing on vibration based crack detection methods in this paper, the accurate detection of nonlinearity in vibration signals usually encounter the following difficulties. The one could be that, the

关键词： A Decomposition and Regulation Approach Nonlinear Characterization in Crack Detection

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基于传递函数特征的机械结构故障诊断方法新进展

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航空学报 2021年第11期42卷 89-107页

作者：李全坤景兴建西北工业大学动力与能源学院西安710129 香港理工大学机械工程系香港999077

故障诊断对估计机械结构的健康状态非常重要,诊断方法一直以来也是研究的热点问题。与其他故障诊断方法相比,基于传递函数的故障诊断方法操作简单,提供的故障特征和指示因子也更加灵敏有效。根据所利用的线性传递函数或非线性传递函数... 详细信息

故障诊断对估计机械结构的健康状态非常重要,诊断方法一直以来也是研究的热点问题。与其他故障诊断方法相比,基于传递函数的故障诊断方法操作简单,提供的故障特征和指示因子也更加灵敏有效。根据所利用的线性传递函数或非线性传递函数的类型不同、基于传递函数的故障诊断方法目前大概有4类,即一般线性方法、一般非线性方法、基于广义频响函数(GFRF)方法和基于二阶输出频谱(SOOS)方法。本文旨在对各种基于传递函数的故障诊断方法研究进展进行梳理,通过带阻尼弹簧单元的多自由度模型解释各种方法的基本原理和操作流程,通过具体的仿卫星结构中螺栓松动故障实验比较各种方法的优缺点,探讨现有故障指示因子灵敏度的提高方式及现有方法在其他复杂机械结构中的运用前景。

关键词：线性故障非线性故障传递函数故障识别故障定位

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高超声速典型弹道下的壁板热气动弹性动力学分析

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航空学报 2021年第11期42卷 368-383页

作者：谢丹冀春秀景兴建西北工业大学航天学院西安710072 香港理工大学机械工程系香港999077

对高超声速流中带有热防护系统(TPS)的二维壁板进行了热气动弹性的双向耦合建模与分析,采用三阶活塞理论计算气动力,通过参考焓法获得气动热流,在有限差分法的基础上进行结构热传导计算,拟合了结构材料特性随温度退化的曲线,最后将气动... 详细信息

对高超声速流中带有热防护系统(TPS)的二维壁板进行了热气动弹性的双向耦合建模与分析,采用三阶活塞理论计算气动力,通过参考焓法获得气动热流,在有限差分法的基础上进行结构热传导计算,拟合了结构材料特性随温度退化的曲线,最后将气动热模块、气动弹性模块进行双向耦合以考虑气动热与结构形变之间的相互反馈,并在2种典型弹道状态下进行热气动弹性响应分析。结果表明,在X-34A的设计弹道下,双向耦合分析会引起更加剧烈的热应力与热弯矩的变化与较长的瞬态混沌过程。在FALCON弹道下,双向耦合得到的结果加热更为剧烈,而温度下降的过程也更快。对比2种弹道发现,长时间的高超声速飞行更容易引发颤振,而机动性较强的弹道面临的主要问题则是屈曲,需要考虑材料的应力及强度特性。同时说明了双向耦合策略对于现代飞行器在弹道状态下工作的热气弹响应分析的必要性。

关键词：高超声速热气动弹性壁板颤振双向耦合典型弹道

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Frequency comb in a parametrically modulated micro-resonator

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Acta Mechanica Sinica 2022年第11期38卷 79-88页

作者： Xuefeng Wang Qiqi Yang Zhan Shi Ronghua Huan Weiqiu Zhu xingjian jing Zichen Deng Xueyong Wei Department of Engineering Mechanics MIIT Key Laboratory of Dynamics and Control of Complex SystemsNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China Department of Mechanics Key Laboratory of Soft Machines and Smart Devices of Zhejiang ProvinceZhejiang UniversityHangzhou310027China State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering Xi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China Department of Mechanical Engineering City University of Hong KongHong Kong999077China

In this paper,we report the frequency comb response experimentally and analytically in a rhombic micro-resonator with parametrical *** the electrostatically actuated rhombic micro-resonator is modulated axially by a low-frequency periodic excitation,a comb-like vibration response with few equidistant positioned fingers in the frequency domain is *** finger spacing of frequency comb response is exactly consistent with modulation frequency and the number and amplitude of the fingers can be tuned by modulation strength.A mixed frequency comb with extra comb fingers is further generated when the resonator is modulated simultaneously by two different low-frequency excitation *** adjusting the relation of the two modulation frequencies,unequal spacing frequency combs are achieved for the first time,which leads to a more flexible tunability of the comb spacing for different *** analysis based on the dynamic model well explains the corresponding observations.

关键词： Micro-resonator Nonlinear dynamics Vibration Parametrical modulation Frequency comb

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交互设计类课程中的思政元素挖掘与融合路径探索

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设计 2024年第17期37卷 74-77页

作者：张晶施行健郁舒兰南京林业大学家居与工业设计学院

针对当前智能互联网时代背景下的“设计强国”方针,探析了交互设计类课程中与时俱进的思政元素挖掘机制与路径融合模式。从交互设计类课程“学科交叉、科艺并举”的特点和课程体系出发,对数智技术赋能下的课程思政实施路径进行了深入探... 详细信息

针对当前智能互联网时代背景下的“设计强国”方针,探析了交互设计类课程中与时俱进的思政元素挖掘机制与路径融合模式。从交互设计类课程“学科交叉、科艺并举”的特点和课程体系出发,对数智技术赋能下的课程思政实施路径进行了深入探究,提出了“先挖掘、再融合”的总思路,并以笔者所在教学团队的实际教学情况为例,进行应用示例。阐明了挖掘和凝练交互设计类课程中思政元素的具体方法与措施,并从培养方案、教学内容、教学方法、评价方法4个层面提出了行之有效的融合路径和具体方法及示例。为建设新时代交互设计类课程的思政育人工作提供了参考。

关键词：交互设计课程思政教育创新思政元素融合路径

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虾夷扇贝AMPK基因家族的鉴定及表达

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水产学报 2024年第10期48卷 30-41页

作者：吕珍立黄晓文孙凤芝邢强王静刘平平安行健吕佳中国海洋大学海洋生物遗传与育种教育部重点实验室中国海洋大学方宗熙海洋生物进化与发育研究中心青岛海洋科学与技术国家试点实验室海洋生物学与生物技术功能实验室中国海洋大学海洋生命科学实验教学中心

为了解AMPK基因家族在虾夷扇贝中的特征、进化及生物学功能，实验采用比较基因组学及生物信息学的方法对虾夷扇贝AMPK基因家族进行了鉴定、基因与蛋白结构分析、系统发生分析以及时空表达分析，通过虾夷扇贝亚致死温度胁迫实验，研究了A... 详细信息

为了解AMPK基因家族在虾夷扇贝中的特征、进化及生物学功能，实验采用比较基因组学及生物信息学的方法对虾夷扇贝AMPK基因家族进行了鉴定、基因与蛋白结构分析、系统发生分析以及时空表达分析，通过虾夷扇贝亚致死温度胁迫实验，研究了AMPK基因家族在高温胁迫时的表达规律。结果显示，虾夷扇贝基因组中共存在3个AMPK家族基因，即PyAMPKα、PyAMPKβ、PyAMPKγ。时空表达分析发现，PyAMPK的3个家族基因在D型幼虫期之前均呈现较高的表达量，其中Py AMPKα基因在受精卵时期表达量最高，PyAMPKβ基因在囊胚时期表达量最高，PyAMPKγ基因在受精卵和2～8细胞时期的表达量达到最高水平。PyAMPK在虾夷扇贝成体器官中呈现不同的表达模式，其中肾脏表达量最高，其次是鳃。受高温胁迫后，肾脏和鳃中的PyAMPK基因短时间内呈现显著的上调表达，并随着时间延长呈现先上升后下降的趋势。研究表明，AMPK基因家族参与了虾夷扇贝早期胚胎发育过程的能量代谢调节以及机体面对高温胁迫的应激调节过程。本研究有助于理解贝类AMPK基因的功能和进化，并为深入阐明贝类应对高温胁迫时的能量调节机制提供理论基础。

关键词：虾夷扇贝 AMPK基因家族基因鉴定表达分析高温胁迫

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Reversible phase-transfer mediated single reverse micelle towards synthesis of silver nanocrystals

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Science China(Technological Sciences) 2020年第9期63卷 1863-1867页

作者： LI HaiLong XUE jing LIU ZhiPeng WANG Yao LV ZhiGuo ZHOU xingjian WANG WenChao LIU JiXian TANG JianGuo Institute of Hybrid Materials National Center of International Research for Hybrid Materials TechnologyNational Base of International Science&Technology CooperationCollege of Materials Science and EngineeringQingdao UniversityQingdao 266071China College of Chemical Engineering Qingdao University of Science and TechnologyQingdao 266061China

Metal nanocrystals (MNCs) have attracted large attentions due to their unique surface plasmon resonance (SPR)[1–3]and excellent collective properties of their superlattices [4,5],and shown large potential application... 详细信息

关键词： silver collective synthesis

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基于视觉识别的自动收获分拣机器人设计与实验

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农业装备与车辆工程 2024年第3期62卷 9-13页

作者：荆旭何智宏沈行健赵智鹏丁栩彬邢健强江苏大学京江学院江苏镇江212100

设计了一种自动化球型模拟果蔬收获机器人,该机器人主要由轮式可移动底盘、STM32主控系统、超声波避障系统、陀螺仪姿态调整系统、视觉识别系统和收获分拣机构等组成。采用C语言编写自动控制模块,Python结合OpenMV编写视觉识别控制模块... 详细信息

设计了一种自动化球型模拟果蔬收获机器人,该机器人主要由轮式可移动底盘、STM32主控系统、超声波避障系统、陀螺仪姿态调整系统、视觉识别系统和收获分拣机构等组成。采用C语言编写自动控制模块,Python结合OpenMV编写视觉识别控制模块。样机测试结果显示:该机能完成指定路线运动,规避果园垄等障碍,正确识别应收果实,按分拣条件进行正确分拣,可自主完成果实采摘和收集功能。混合光照条件下果实收获成功率为85.4%,果实分拣成功率为88%,收获总时间为1′30″,通过5条垄,收获并分拣果实18个,验证了本系统的实用性和可靠性。

关键词：果蔬收获机器人视觉识别收获分拣机构自动化控制

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